ما هي «الطاقة المظلمة»؟

لعل طبيعة «الطاقة المظلمة» Dark Energy التي يعتقد معظم العلماء بأنها تتسبّب في تسارع وتيرة اتساع الكون، تشكل حالياً أكبر لغز في علوم الكون والرياضيات المتقدّمة والفيزياء الفلكية. ولربما بقى الأمر كذلك إلى الأبد، على ما يخشاه بعض علماء «وكالة الفضاء والطيران الأميركية» (ناسا).
فقبل 14 عاماً، قلب اكتشاف «الطاقة المظلمة» علم الفلك رأساً على عقب. وحينها، درس فريقان من علماء الفلك والفيزياء الفلكية انفجار النجوم البعيدة، لقياس كيفية اتساع الكون على امتداد فترة وجوده منذ حدوث «الانفجار الكبير» قبل 13.7 بليون سنة. ووقتها، توقع الفريقان أن تشهد ظاهرة توسّع الكون Cosmic Expansion، التي رُصِدت منذ عشرينات القرن الماضي على يد العالِم إدوين هابل، بعض التباطؤ.
واستند هذا التوقّع إلى الجاذبية التي يفترض أن تدفع المجرات الى التقارب من بعضها بعضاً. وأصيب الفريقان بالصدمة عندما اكتشفوا أن الاتساع الكوني يتسارع، وكأن قوة غريبة، سمّوها لاحقاً «الطاقة المظلمة»، تعمل على تمدّد الكون وتُباعد أرجاءه بعضها عن بعض.
اللغز الأكبر
الأرجح أن طبيعة «الطاقة المظلمة» تُعتبر اليوم أكبر لغز في العلوم الحديثة. وربما بقي أمرها مستغلقاً. وأفاد سايمون وايت، عالم فيزياء فلكية في معهد «ماكس بلانك» للفيزياء الفلكية في مدينة «غارشينغ» الألمانية، أن «السر يكمن جزئياً في عدم معرفتنا بما إذا كنا سننجح في التوصل إلى إجابة عن طبيعة هذه الطاقة الغرائبية».
وبعيد اكتشافها، تداول العلماء 3 سيناريوات محتملة في صددها. ويقضي الأول بأنها مجرد ميزة من مزايا الفضاء الكوني الفارغ بحد ذاته. وفي سياق نظرية الجاذبية التي أطلقها آلبرت إينشتاين، المعروفة بنظرية النسبية العامة، ظهر إمكان لوجود مُكوّن يباعد أرجاء الكون، لكن إينشتاين لم يستسغ الأمر، فوضع «ثابتة كونية» في معادلاته كي تعادل عمل ذلك المُكوّن، وتبقي الكون ثابتاً في أبعاده كافة. هناك سيناريو معاكس يرجح أن تكون «الطاقة المظلمة» نوعاً جديداً من حقول الطاقة التي تحتل الفضاء، تماماً كما يملأ الهواء بالوناً.
ويُعرف هذا السيناريو الثاني باسم «جوهر الكون». وفي المقابل، ثمة سيناريو ثالث يرى أنه ربما يتبين في نهاية المطاف أن «الطاقة المظلمة» مجرد وهم، ودليل على أن طريقة فهم العلماء للجاذبية، خصوصاً قولهم انها محتجزة وفقاً لنظرية النسبية العامة، ليست دقيقة بصورة كليّة.
ويأمل العلماء الإجابة عن سؤال حاسم من أجل التعمّق في هذه الاحتمالات: كيف تتبدّل كثافة «الطاقة المظلمة» أثناء عملية توسّع الكون؟ إذا كانت «الطاقة المظلمة» تمتلك قوة ثابتة، يفترض بالتالي أن تكون كثافتها ثابتة، ما ينسجم، ولو بصورة مضطربة، مع السياق الواسع لنظرية النسبية العامة. في المقابل، إذا كانت الطاقة المظلمة عنصراً داخل الفضاء، من المفترض أن تصبح أكثر رقّة في ظل استمرار توسّع الكون.
ويتأتى عن هذا كله قياس بالغ السهولة ل «معادلة وضع» الطاقة المظلمة، تتعامل معها المعادلات الرياضية المتصلة بسيناريو «جوهر الكون».
ويتطلب استكشاف الطاقة المظلمة من علماء الفلك عموماً الإقدام على نوعين من القياسات، يسعى أولهما لإعادة بناء أكثر دقة لتاريخ اتساع الكون. فعلى سبيل المثال، ينبثق عن بعض أنواع النجوم المنفجرة الضخمة كميات ضخمة من الضوء، ما يمكّن العلماء من معرفة تاريخ الانفجار والتغيير في موقع النجم المنفجر في ظل استمرار توسع الكون. ومثلاً، يتسبب اتساع الكون بابتعاد نجم ضخم منفجر عن الأرض بسرعة، ما «يمدّد» الضوء الناتج منه، فتصبح موجاته أكثر طولاً، وتميل الى اللون الأحمر.
وتشير هذه التموجات الحمر إلى الفترة التي حصل فيها الانفجار. وبالتالي، ومن طريق قياس المسافات التي تفصلنا عن مجموعة متنوّعة من النجوم العظيمة المنفجرة، يفترض أن يتمكن العلماء من استنتاج كيفية اتساع الكون على امتداد الزمن، ما يخولهم قياس الوضع الأصلي للنجم المنفجر ومدى تبدّله فعلياً. وكذلك يستطيع الباحثون القيام بالأمر عينه بالنسبة إلى آثار الموجات الصوتية المنبثقة عن اللحظات الأولى التي تلت «الانفجار العظيم». ويفترض أن أصداء هذه الموجات ما زالت «تتردّد» في المجرات التي تولّدت من «الانفجار العظيم». هل تبقى «المادة المُظلمة» لغزاً أم أنها تتحوّل إشكالية تُغيّر أموراً أساسية في التفكير العلمي ونظرياته الكبرى؟